隨著天文學(xué)的不斷發(fā)展，我們?nèi)缃褚呀?jīng)知道地球的所有能量來(lái)源，幾乎都是依靠太陽(yáng)來(lái)提供。當(dāng)太陽(yáng)對(duì)外釋放能量，且最終被地球吸收之后，地球上才逐漸出現(xiàn)了生命。時(shí)至今日，即便在人類文明高度發(fā)達(dá)的年代，人類也依舊無(wú)法確定，在離開(kāi)了太陽(yáng)之后，是都能夠繼續(xù)存活下去。
然而在太陽(yáng)向地球傳遞能量的過(guò)程之中，其中一個(gè)現(xiàn)象卻令人十分的疑惑。那就是太陽(yáng)的表面溫度高達(dá)5500℃，當(dāng)太陽(yáng)光射向地球以后，地球都已經(jīng)被曬熱了，為什么太陽(yáng)與地球之間的太空卻依舊是冰冷的？要知道在太陽(yáng)光抵達(dá)地球的過(guò)程之中，能量勢(shì)必會(huì)源源不斷地通過(guò)這段路程。
溫度
想要了解問(wèn)題的答案究竟是什么，我們就應(yīng)該首先了解，什么是溫度？溫度的表現(xiàn)形式又是什么？換句話來(lái)說(shuō)就是，我們?nèi)祟愂侨绾胃兄酵饨绲臏囟茸兓模?/p>
首先，從物理學(xué)的角度來(lái)講，溫度其實(shí)就是表示物體冷熱程度的一個(gè)物理量。而從微觀的角度來(lái)講，物體對(duì)外表現(xiàn)出來(lái)的冷熱程度，其實(shí)也就是分子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。
那么我們是如何感受到溫度的變化的呢？在不少人看來(lái)，人類感受外界溫度變化的方式很簡(jiǎn)單，只需要用溫度計(jì)進(jìn)行相關(guān)測(cè)量就行?？墒聦?shí)上，這樣的測(cè)量方法其實(shí)并非是直接的測(cè)量方式，而是通過(guò)物體溫度變化的某些特性來(lái)間接進(jìn)行測(cè)量。
以水銀溫度計(jì)的工作原理為例，其實(shí)就是在水銀被加熱的時(shí)候，會(huì)發(fā)生膨脹，并沿著玻璃管不斷上升。而當(dāng)它上升到某一個(gè)刻度的時(shí)候，我們就可以認(rèn)為溫度到達(dá)了這個(gè)數(shù)值。
可事實(shí)上，在真實(shí)的溫度測(cè)量之中，最正確的方式應(yīng)該是去測(cè)量物體分子的具體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)究竟有多劇烈。像我們平時(shí)在感知某一杯水的溫度時(shí)，也就是感受水分子在這種狀態(tài)下，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)究竟是什么樣子的。也只有這樣，其實(shí)才是溫度最直觀的一種表現(xiàn)以及感受。
當(dāng)我們將這種感受放在宏觀時(shí)，原理其實(shí)也是一樣的。太陽(yáng)直射到人身上的時(shí)候，其實(shí)也就是我們?nèi)梭w接受到了太陽(yáng)光子在我們身體上的作用。也正因如此，我們才能夠感受到外界溫度的變化。
值得一提的是，我們所感受到的能量，其實(shí)已經(jīng)是太陽(yáng)對(duì)外散發(fā)出的光芒進(jìn)行了很大程度地削減以后的能量?？茖W(xué)家們經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)光從太陽(yáng)抵達(dá)地球，大概需要八分20秒左右的時(shí)間。時(shí)間雖短，但由于距離實(shí)在太長(zhǎng)，所以才會(huì)出現(xiàn)溫度降低的情況。
太陽(yáng)的熱量來(lái)源
在了解了溫度的性質(zhì)以后，我們還需要了解太陽(yáng)的能量來(lái)源。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是，太陽(yáng)表面溫度5500℃的高溫究竟從何而來(lái)。為什么在冰冷的太空之中，太陽(yáng)卻能夠保存如此的熱量。有關(guān)于這一點(diǎn)，就必須要從太陽(yáng)的形成開(kāi)始說(shuō)起。
在現(xiàn)代天文學(xué)的認(rèn)知之中，太陽(yáng)是在距今大約45.7億年以前，有一個(gè)坍縮的星際氫分子云形成。對(duì)此，很多人可能會(huì)比較疑惑，這個(gè)時(shí)間年限究竟是如何測(cè)量出來(lái)的。其實(shí)答案很簡(jiǎn)單，科學(xué)家們?cè)陔娔X上模擬恒星的演化歷程之后確認(rèn)，太陽(yáng)的形成時(shí)間其實(shí)就是在距今大約45.7億年前。
除此以外，通過(guò)放射性年代測(cè)定法也可以知道，目前太陽(yáng)系中所存在的最古老的物質(zhì)，距離現(xiàn)如今的時(shí)間也就是大約45.7億年以前。因此，當(dāng)兩種方式都指向同一個(gè)答案以后，太陽(yáng)系的形成時(shí)間自然也就確認(rèn)了。那么太陽(yáng)的高溫又是從何而來(lái)的呢？
這主要是因?yàn)樵谔?yáng)的演化過(guò)程之中，太陽(yáng)內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生核聚變反應(yīng)。在太陽(yáng)核心之處，氫分子聚變成氦，使得太陽(yáng)每秒鐘都能夠產(chǎn)生超過(guò)400萬(wàn)噸的能量，而這些能量又可以對(duì)外產(chǎn)生中微子以及太陽(yáng)輻射。
通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能量的分析，科學(xué)家們還得到了另外一個(gè)答案，那就是太陽(yáng)在主序帶上將這些物質(zhì)能量全部消耗殆盡的時(shí)間，差不多應(yīng)該在100億年左右。
也正因如此，科學(xué)家們才得到了太陽(yáng)的生存壽命。而就目前的發(fā)展來(lái)看，太陽(yáng)正處于壯年時(shí)刻。當(dāng)然，有關(guān)于原生太陽(yáng)又是如何形成的，以及宇宙最原始的熱量究竟從何而來(lái)，這一切就要追溯到137億年以前的宇宙大爆炸事件。在宇宙大爆炸之后，原本無(wú)限致密的熱分子逐漸分散到宇宙各個(gè)區(qū)域，宇宙的溫度也逐漸降低了下來(lái)。
可由于原始宇宙的溫度已經(jīng)高到了人類無(wú)法想象的地步，因此，即便熱量分散，依舊會(huì)有無(wú)數(shù)像太陽(yáng)一樣的高溫恒星出現(xiàn)在宇宙之中，而其他空間的溫度則會(huì)表現(xiàn)的特別低。
冰冷的太空
根據(jù)數(shù)據(jù)資料顯示，目前外太空的基本溫度保持在零下270.45℃左右。相比于決定零度而言，也僅僅只是升高了幾℃而已。對(duì)此，許多人都十分不理解，為什么太陽(yáng)表面溫度5500℃，地球表面溫度約為15℃，太空卻只有這一點(diǎn)溫度？
其實(shí)這就和太陽(yáng)對(duì)地球釋放溫度的過(guò)程有一定的關(guān)系，在這個(gè)過(guò)程之中，地球是最后的接受者，宇宙太空只不過(guò)是一個(gè)“通道”而已。在經(jīng)過(guò)這個(gè)沒(méi)有任何物質(zhì)阻撓的通道時(shí)，自然也不會(huì)有任何熱量停留。換句話來(lái)說(shuō)就是，溫度想要表現(xiàn)出來(lái)，必須要有介質(zhì)的存在才行。
可我們要知道的是，太空本就是真空環(huán)境，根本沒(méi)有任何承載物能夠承載熱量。也正因如此，太空是冰冷的，而地球則能夠接收并“表現(xiàn)”出一定的溫度。
舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，當(dāng)我們?cè)谝雇碛檬蛛娡渤骋粋€(gè)方向筆直照過(guò)去的時(shí)候，如果沒(méi)有任何阻礙，人類根本無(wú)法感知到手電筒上的光究竟傳到了多遠(yuǎn)的距離?？扇绻谶@個(gè)方向，有任何阻擋物的存在，那么我們就可以通過(guò)阻擋物來(lái)推測(cè)光線的傳輸距離。
而溫度從某種意義上來(lái)講，其實(shí)和手電筒發(fā)出的光是一樣的，在沒(méi)有介質(zhì)接受的情況下，不會(huì)對(duì)外表現(xiàn)出來(lái)。我們?nèi)祟愔阅軌蚋惺艿焦饣蛘邷囟鹊拇嬖冢饕蚓驮谟谖覀冏陨砥鋵?shí)也可以看成是“介質(zhì)”的一種，能夠接收到這種信號(hào)。值得一提的是，根據(jù)普朗克衛(wèi)星最新的探測(cè)結(jié)果顯示，宇宙在大尺度上，表現(xiàn)出來(lái)的特性是平坦的。
而通過(guò)宇宙學(xué)的基本理論，我們還可以計(jì)算出宇宙的平均密度大約在0.9*10^-29g/cm^3。很多人可能不太理解這個(gè)數(shù)量級(jí)代表了什么含義，其實(shí)即便是與地球上的空氣密度相比，這個(gè)數(shù)量級(jí)都顯得太過(guò)渺小。正因如此，宇宙空間用真正意義上的空曠來(lái)形容，確實(shí)毫不為過(guò)。在這樣的情況下，當(dāng)空間之中沒(méi)有任何物質(zhì)能夠承載熱分子的時(shí)候，自然也就會(huì)顯得無(wú)比冰冷。
保溫的地球
當(dāng)然，就地球接受太陽(yáng)溫度這件事情來(lái)說(shuō)，很多人對(duì)一些現(xiàn)象也不太能夠理解。例如太陽(yáng)為地球提供了這么多年的熱量，為什么地球溫度卻一直沒(méi)有升高。要知道我們?cè)谟没鸷娓赡骋患锲返臅r(shí)候，只需要一會(huì)兒時(shí)間，物品就會(huì)變得十分干燥。
其實(shí)這個(gè)問(wèn)題可以從多個(gè)角度來(lái)進(jìn)行解釋，首先是在微觀科學(xué)上面，地球所接受到的大部分能量其實(shí)都會(huì)被地球上的生物所吸收。除去植物的光合作用之外，人與動(dòng)物也同樣會(huì)進(jìn)行一定程度的吸收。
不僅如此，到了夜間的時(shí)候，其實(shí)太陽(yáng)之中的部分光線和能量還會(huì)消散到宇宙之中。換句話說(shuō)就是，在太陽(yáng)為地球提供熱量的同時(shí)，地球還在對(duì)外釋放熱量。在這樣的情況下，地球也就自然而然地保持了恒溫的狀態(tài)。其次則是在宏觀的角度來(lái)看，其實(shí)用能量守恒就可以進(jìn)行解釋。
在太陽(yáng)與地球這兩個(gè)不同的天體上面，溫度始終處于平衡狀態(tài)。因此，地球溫度幾乎都沒(méi)有發(fā)生過(guò)太大的變化。而近些年來(lái)地球升溫的現(xiàn)象，主要原因也是由于人類活動(dòng)的影響，和太陽(yáng)光照并沒(méi)有太大的關(guān)系。值得一提的是，很多人其實(shí)還比較疑惑，珠穆朗瑪峰與太陽(yáng)之間的距離遠(yuǎn)比海平面要“近”得多。
可為什么珠峰上的溫度卻十分寒冷，而海平面卻溫暖宜人。有關(guān)于這方面的問(wèn)題，就不能僅僅只看太陽(yáng)光照的影響。
而在這一點(diǎn)上，其實(shí)高海拔地區(qū)和外太空還有一點(diǎn)相似。當(dāng)空氣稀薄，無(wú)法保存熱量以后，溫度自然就會(huì)下降。在地理上面還有相關(guān)的數(shù)據(jù)顯示，海拔每升高100米，氣溫就會(huì)下降0.6℃左右。
海拔每升高1000米，氣溫就會(huì)下降6℃
在外太空曬太陽(yáng)？
了解了相應(yīng)的問(wèn)題之后，我們不妨設(shè)想一下，假設(shè)宇航員們?cè)跊](méi)有身穿宇航服的情況下在外太空之中曬太陽(yáng)會(huì)有什么樣的遭遇？很多人可能會(huì)想，外太空中溫度只有零下270的℃左右，自然會(huì)受到冷凍的影響。
可事實(shí)上，究竟會(huì)面臨什么樣的遭遇，還要通過(guò)具體情況具體分析。前文就已經(jīng)提到過(guò)，我們?nèi)梭w自身也屬于“介質(zhì)”的一種。因此，即便是身處于太空之中，如果能夠接受到太陽(yáng)光照，溫度問(wèn)題自然能夠得到解決。
可需要注意的是，如果真的在沒(méi)有宇航服的保護(hù)下在外太空接受太陽(yáng)照射，人們一樣要避免直射太陽(yáng)。畢竟我們?nèi)祟愒诘厍蛏辖邮艿年?yáng)光，其實(shí)是經(jīng)過(guò)臭氧層“篩選”以后剩下的。而太空之中沒(méi)有臭氧層的保護(hù)，陽(yáng)光甚至能夠?qū)⑷梭w加熱到120℃左右。當(dāng)然，如果無(wú)法接受到太陽(yáng)的照射，人類確實(shí)在太空之中被凍僵，而凍僵的時(shí)間大約在8-12個(gè)小時(shí)之間。
只不過(guò)相比在凍僵之前，人類還會(huì)面臨另外一個(gè)難題，如何應(yīng)對(duì)真空環(huán)境？在這樣的情況下，溫度其實(shí)已經(jīng)成了其次。正因如此，其實(shí)現(xiàn)如今各個(gè)國(guó)家的宇航員們?cè)谶M(jìn)行太空行走以及太空艙外活動(dòng)的時(shí)候，最需要注意的地方就是艙外航天服是否正常工作。畢竟在太空之中，宇航服便是宇航員們最主要的保障。
由于太空的極端環(huán)境影響，人類在對(duì)太空進(jìn)行相關(guān)研究的時(shí)候，就必須要在環(huán)境問(wèn)題上做到相應(yīng)的準(zhǔn)備。太空雖然是冰冷的，但當(dāng)太空中存在某一個(gè)能夠接收到陽(yáng)光直射的物質(zhì)時(shí)，這個(gè)物質(zhì)便不會(huì)是冰冷的。只有了解了這一點(diǎn)，人類才能更好地對(duì)地外太空展開(kāi)研究。
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